[发明专利]具有直流驱动金属卤化物灯的高效率照明组件

说明书

技术领域

本发明涉及一种特别是在汽车前方照明中使用的，具有电子驱动电路和高压气体放电灯的照明组件。

背景技术

放电灯，特别是HID(高强度放电)灯被用于其中需要高光通量的大范围应用。特别是在汽车领域中，HID灯被用作车辆头灯。

放电灯包括具有内部放电空间的密封放电容器，该放电容器可以由例如石英玻璃制成。两个电极凸伸到放电空间内从而在它们之间点燃电弧，所述两个电极布置成彼此相距一距离。放电空间具有填充物，该填充物包括稀有气体以及诸如金属卤化物的另外成份。

当前重要的方面是能量效率。放电灯的效率可以被测量为与所使用电功率相关的流明输出。在当前用于汽车前方照明的放电灯中，在35瓦的稳态工作功率下获得大约90流明每瓦(lm/W)的效率。

WO2008/110967描述一种用于车辆前照灯(headlight)的HID灯，其具有20-30W的减小的额定功率。在实施例中，25W灯具有椭圆体形状的放电容器，电极设于4.2mm的光学距离处。放电容器的内径为2.2mm并且外径为5.5mm。在17bar的冷压力的氙气以及36wt% NaI、24wt% ScI₃和40wt% ZnI₂的金属卤化物的填充物被提供在放电容器中。在放电容器周围在距离d₂处提供外灯泡，该外灯泡被密封并且填充了在800℃测量的减小的热导率λ的填充气体。被计算为外灯泡填充气体的热导率λ除以放电容器和外灯泡之间的距离d₂的热传输系数低于150W/(m²K)。

发明内容

本发明的目的是提供一种照明组件，其允许在长寿命上能量高效的工作。

特别是对于汽车领域，将期望以比传统35W灯低的额定功率，例如在20-30W的范围，优选地22-28W，最优选地25W来驱动放电灯。如果照明组件可以设计成以高效率工作，使得尽管电学工作功率较低，仍可获得足够的总流明输出，则可以节约能量。

发明人已经意识到利用现有灯设计在较低额定功率使用传统电气驱动方案将导致显著降低的效率。例如，在稳态工作中在35W具有约90lm/W的效率的灯在25W仅仅具有大约62lm/W的效率。

因而，需要调适到较低功率的灯设计。然而，发明人发现单独的灯设计优化措施增大了有限灯寿命的风险。例如，高气体压力和强热绝缘会导致减小的灯寿命。

根据本发明，因而提供了一种照明组件，其中电子驱动电路利用特殊工作条件驱动灯，以及其中灯设计被专门调适用于其，使得在减小的平均功率，例如25W，获得高效率和良好灯寿命。

根据本发明，灯具有放电容器，两个电极在该放电容器中凸伸。在放电空间中，提供包括稀有气体，优选地氙气的填充物以及金属卤化物组成。优选地，填充物至少基本上不含汞，即根本没有汞或者仅仅具有其无法避免的杂质。

根据本发明，金属卤化物组成可以以小于放电空间的体积的13.2μg/μl的浓度被提供。更优选使用甚至小于8μg每μl。如在优选实施例中将示出，可以使用4-6.7μg/μl的甚至小的卤化物数量。这种有限数量的金属卤化物导致减小的反应性，使得获得更长的寿命。

根据本发明，驱动电路在特殊工作模式中驱动灯，在当前情形中该工作模式将称为脉冲工作。通常，灯用交变电流驱动，即周期性地改变极性的电流。优选频率为250-750Hz，最优选为300-450Hz。尽管通常可以使用交变电流的任何基本波形，诸如正弦波形，但是优选供应矩形波形的电流，其中电流值在极性变化(换向)附近快速变化并且在每个半周期的其余部分中保持基本上恒定。技术人员当然将理解，无法完全获得理想矩形波形。在灯测量的电流值将示出有限边缘陡峭度。另外，在矩形波形的恒定部分中，实际电流将不保持在严格相同的值。在当前情形中，如果对于半周期的至少70%，电流保持基本上恒定，即在平均值附近的+/-15%，优选地+/-10%区间中，并且极性变化在每个半周期的其余30%中发生，则灯电流的波形将仍称为矩形。更优选是对于每个半周期的80%或更大，最优选90%或更大，具有基本上恒定电流的矩形波形。